Wellmann Anlagentechnik GmbH

Fachartikel | 30.08.2019 - 14:32 Uhr

CIP-Anlagen

  • reproduzierbare Reinigungsergebnisse
  • für Prozessanlagen
CIP-Anlagen sind aus modernen Produktionsanlagen nicht mehr wegzudenken. Richtig geplant und programmiert sorgen sie dafür, dass Behälter, Filter, Pumpen und Rohrleitungen nach der Produktion rückstandsfrei gereinigt werden und für die nächste Charge zur Verfügung stehen. Abhängig von Equipment und Produkt müssen aber viele Punkte geklärt werden, um den optimalen Weg zu finden.

Welche Lösung für welche Verschmutzung?
Wird die Prozessanlage zur Herstellung eines leicht löslichen, protein- und fettfreien Produkts genutzt (z.B. Elektrolytlösung), ist eine Reinigung mit Wasser in den meisten Fällen ausreichend. Die komplette Reinigung kann z.B. mit WFI erfolgen. Fett- und eiweißhaltige Verschmutzungen verlangen nach einer alkalischen Reinigung mit Lauge (häufig NaOH), der, falls nötig, Tenside zugesetzt werden. Zur Verkürzung der Reinigungsdauer wird die Lauge meist auf 60-80°C erhitzt.
Mineralische Rückstände, z.B. Steinbildung, werden mit einer Säurespülung entfernt. Ein Säureschritt kann außerdem Lauge-Rückstände neutralisieren. Hier werden oft Phosphor-, Salpeter- oder Zitronensäure eingesetzt. Bei farb- und geruchsintensiven Produkten kann man spezielle Reinigungsadditive verwenden, die durch ihre oxidativen Eigenschaften wirken. In der Pharmazie sind solche Produkte aber eher selten anzutreffen.

Anforderungen an Reinigungsobjekte
Die beste CIP-Anlage wird nicht erfolgreich sein, wenn das angeschlossene Equipment die Voraussetzungen für eine Inline-Reinigung nicht erfüllt. Die Analyse der zu reinigenden Anlagentechnik ist also einer der ersten Schritte der Planung einer CIP-Anlage.
  • Behälter und große Filtergehäuse benötigen Reinigungsorgane, die keine Sprühschatten erlauben
  • Totraumarmes, restlos entleerbares Design
  • Stark unterschiedlich dimensionierte Anlagenteile stellen hohe Ansprüche an die Flexibilität der CIP-Anlage
  • Große Nennweitensprünge in Rohrleitung sind schwierig. Minimale Fließgeschwindigkeit und maximalen Druckverlust beachten!
Anforderung an die CIP-Anlage
Nach der Analyse der Verschmutzungen und der Anlagentechnik werden die Randbedingungen des Betriebs zusammengetragen:
  • Standort der Produktions- und der CIP-Anlagen
  • Gleichzeitigkeiten der Reinigungen verschiedener Zielanlagen
  • Bereitstellung der Chemikalien (Hausversorgung, Kanister, Fässer)
  • Betriebsmitteleigenschaften (Trinkwasser, AP, WFI, Heizdampf, Kühlwasser, Druckluft, Stickstoff)
  • Abwassereinleitung (pH-Wert, Temperatur, Inhaltstoffe, Menge)
Auf der Basis dieser Informationen kann die individuell optimale CIP-Anlage ausgelegt werden. Die Standards der Prozessanlagen in Material, Oberflächen, Dokumentation und Protokollierung werden auf die CIP-Anlage übertragen. Dieses Prinzip zieht insbesondere in der Pharmazie einen hohen Aufwand nach sich, um alle Erfordernisse von GMP und Nachverfolgbarkeit zu erfüllen.

Typfrage
CIP-Konzepte lassen sich in zwei Grundtypen einteilen: „verlorene Reinigung“ und „Stapelreinigung“.
Bei der verlorenen Reinigung werden alle Medien nach dem jeweiligen Reinigungsschritt entsorgt, gehen also verloren. Die CIP-Anlage hat dann in der Regel nur einen Behälter für das Vorlegen des Mediums für den nächsten Schritt. In diesem werden die Medien auch aufgeheizt und per Dosierung aufkonzentriert. Das kann zu Wartezeiten führen. Die Reinigungsobjekte werden über die CIP-Anlage mit allen Medien versorgt. Nach Reinigungsende ist die CIP-Anlage selbst wieder sauber und bereit für den nächsten Zyklus. Kreuzkontaminationen sind nicht möglich. Dagegen steht ein hoher Verbrauch an Lauge und Säure. Zudem kann nur eine Anlage gleichzeitig gereinigt werden.
Bei der Stapelreinigung werden benutzte Reinigungsmedien in einem „Stapelbehälter“ aufgefangen und mehrmals genutzt. Dabei müssen Aspekte der Sicherheit und Qualität besonders berücksichtigt werden, z.B. könnten Lauge und Säure für die Reinigung mehrerer Teilanlagen verwendet werden. Sie würden erst dann verworfen, wenn alle Anlagenbereiche gereinigt wurden, die während einer Charge in Benutzung waren. Typisch ist auch der Einsatz eines Sammelbehälters für das Endspülwasser (Final Rinse). Dieses wird in der nächsten Reinigung für das Vorspülen verwendet. Wer über den Einsatz der Stapelreinigung mit ihren offensichtlichen Vorteilen nachdenkt, muss die möglichen Risiken von Verschleppung und Kreuzkontamination unbedingt betrachten, einordnen und bewerten.

Varianten, Misch-Typen, Sonderfälle - Der Normalfall!
Jede einzelne Anlage mit ihren spezifischen Gegebenheiten, Anforderungen und Randbedingungen findet ihre individualisierte CIP-Anlage. In Sonderfällen ist es auch möglich, mit einer mobilen Einheit oder ganz ohne CIP-Behälter zu arbeiten – sofern ein nutzbarer Behälter im Anlagenkreis vorhanden ist.

Wie erfolgt die Steuerung?
Ziel jeder CIP-Reinigung ist ein weitgehend automatischer Ablauf. Eine Steuerung stellt über Programmabläufe die Reinigungsparameter (Durchfluss, Temperatur, Druck, Konzentration) korrekt ein und überwacht sie. Ist die Prozessanlage ein komplexes System mit vielen internen Automatikventilen und eigener Automatisierung, kann sie die CIP-Steuerung eventuell problemlos integrieren. Die CIP-Anlage stellt die gewünschten Medien dann auf Anforderung nur bereit. Wenn das Reinigungsobjekt keine eigene Steuerung hat, muss die CIP-Anlage den Ablauf steuern. Sie stellt dann die Anforderungen für Wegeschaltung und Freigaben an die Produktionsanlage. Bei der Nachrüstung einer CIP-Anlage zu einer bestehenden Produktionsanlage ist dies der Regelfall.


CIP-Anlagen
Wellmann Anlagentechnik GmbH
Stefan Eickel